무선 밸브 컨트롤 – a “perfect fit” for tank farm automation

Martin Midstream Partners L.P. (MMLP)는 석유제품의 터미널링 스토리지 프로세싱 및 팩킹서비스와 더불어 석유제품과 부산물의 LNG저장소, 마케팅, 디스트리뷰션 서비스 및 황 기초 제품의 프로세싱 생산, 마케팅 및 디스트리뷰션과 해상 운송서비스 등의 비즈니스 라인을 중심으로 하는 공공 파트너십 회사 입니다.
2011년 부터, MMLP의 오퍼레이팅 부서는 텍사스 Corpus Christi 근처 트럭과 해상 선적 터미널에 공급을 위한 4개의 부스터 펌프와 10만 베럴의 탱크로 구성된 단독 single product tank farm 건설을 시작 했습니다. 원래 당 설비는 single hydrocarbon 제품을 위해 디자인 되었기 때문에 각각의 저장 탱크를 분리하기 위한 자동 밸브가 요구되지 않았습니다.

건설 도중에 MMLP는 second product를 처리할 계획을 수립하여 업그레이드 할 것을 결정했고, 교차 오염을 막기위해 탱크 간의 분리가 요구되었다. 이를 위해 MMLP는 중앙 control에 Rotork MOV를 적용할 것을 결정했다. Rotork system 은 터미널에서의 완벽한 동작을 위해 적절한 솔루션을 제안했습니다.

현지 Rotork 디스트리뷰터인 DMC-Carter Champers는 본 application에 방폭사양 IQ 모델을 적용할 것을 제안했습니다.
그 결과 모니터링과 컨트롤을 통해 화학 공장 및 저장 공간등의 위험 지역에 관련된 환경에서 valve actuation의 역할을 충실히 수행할 수 있도록 디자인 되어있는Rotork사의 Pakscan P3 디지털 시스템이 채택되었습니다.

이중화 이선식 통신 시스템의 사용으로 시스템 모니터링 신뢰성을 높이고 기존의 하드와이어 타입에 비해 설치 및 케이블링의 비용을 획기적으로 줄인3세대 Rotork PAKSCAN이 전 세계적으로 널리 적용이 되고 있습니다.
이 프로젝트을 통해 고객은 PAKSCAN P3의 무선 네트워크를 를 소개 받아 기능적, 비용적으로 큰 이득을 얻을수 있었습니다. 무선 Pakscan은 결선 작업, 케이블 덕트 작업, 안전장벽 및 네트워크 케이블링에 요구되는 장비를 구성하는 모든 비용을 절감할 수있으며, 무선 네크워크를 통해 엑츄에이터간의 한층 업그레이드된 정보를 주고 받을 수 있습니다.
이 프로젝트의 수석 서비스 기술자인 Rotork사의 Chris Duke는 고객이 엑츄에이터의 동작을 위해 새 배선관 및 와이어를 추가하는 것을 원하지 않았고, 무선 Pakscan은 최적의 솔루션이었다고 설명 했습니다.

어떻게 동작 하는가?
2009년 처음 출시된 Rotork사의 Pakscan P3 무선네트워크 컨트롤 시스템은 전세계 무수히 많은 공장에 사용된 Pakscan 시스템의 지속적인 개발로 탄생하였습니다.
간단히 말해 본 시스템은 확실한 무선 그물망 네트워크를 통해 필드에 설치되어 있는 밸브엑츄에이터들의 운영하며 중요한 작동 데이터를 모으고, 유지보수 기간을 예상할 수 있도록 해 주는 장치입니다.
무선 시스템은 3개의 주요 하드웨어 컴포넌트로 구성
Pakscan P3 master station 은Ethernet 또는 시리얼 커넥션으로 산업표준 Modbus 프로토콜을 이용하여 컨트롤 시스템을 연결하는무선 인터페이스 모듈이 장착되어 있습니다.
Pakscan P3 무선 코디네이터 모듈은 실내 , 실외는 물론 P3 masterstation으로 부터 200m 떨어진 곳에까지 장착이 가능며 시스템의 강력한 그물망 네트워크를 위해 베이스 스테이션의 역할도 수행할 수 있습니다.
무선 엑츄에이터 모듈은 무선 네트워크 내의 각 엑츄에이터에 장착됩니다.
무선 시스템은 무료 라이센스로 널리 퍼져있는 2.4GHz ISM(Industrial Scientific and Medical)주파수 영역을 사용하고, 각 디바이스는 실내 30m, 실외 100m의 작동영역을 가지고 있으며, 하나의 무선 코디네이터로 60개의 엑츄에이터를 작동할 수 있습니다.
Pakscan 무선 그물망 네트워크 내에서는 각 엑츄에이터가 각 지점에서 시그널을 전송하는 라우터의 역할을 하게 됩니다. 정상적으로 디자인된 네트워크는 각 엑츄에이터 및 무선 코디네이터 사이에 2개 혹은 그 이상의 신호 연결 고리를 형성하게 됩니다. 그래서 만약 메인 트레픽 라우터가 차된되게 되거나, 하드웨어 혹은 통신 실패가 생기는 경우에도 네트워크가 데이터의 전송을 위해 대체라우터(엑츄에이터) 를 결정하여 문제를 극복할 수 있습니다. 자가 대체된 네트워크가 설치된 Pakscan two wire loop가 루프백의 역할을 대신 하게 되는 것입니다.
이런 네트워크는 프라이버시와 보안성이 굉장히 높습니다. 무선 네트워트를 통해 허가 받지 않은 명령을 차단하기 위해 모든 컨트롤 데이터는 AES (Advanced Encryption Standard)를 통해 압축됩니다. 부가적인 압축은 네트워크상에 허가되지 않은 기기를 차단하고 외부의 지속적인 메시지 반복을 차단하기 위해 시스템에 추가 되어 있습니다.

Pakscan P3 무선네트워크 카드는 모든 스텐다드 컨트롤, 모니터링 및 유선 Pakscan 시스템을 통해 사용되는 IQ 엑츄에이터 data logger와 configuration file에 기본적으로 저장되는 자가진단과 자산 관리 정보 데이터를 사용할 수 있도록 사용자 권한을 제공합니다. 웹 페이지에 접속하여 무선 네트워크 컨트롤 저장소의 데이터들을 쉽게 추출 할 수 있습니다.

마틴 사는 엑츄에이터 IQ 40모델 16대와 Pakscan P3 무선 마스터 스테이션 1대와 전파가 전달되지 않는 영역까지 연결 시키기 위한 리피터 3대를 적용하였습니다.

Chris Duke는 커미셔닝 스토리에 대해 언급하였습니다.

“엑츄에이터의 설치는 계획부터 착공까지 여지껏 보아왔던 컨트롤 시스템의 타입보다 훨씬 빠르게 이루어졌습니다. “

“무선 시스템의 시운전은 선적 전 로체스터의 Rotork의 공장에서 실시되었으며, 현장에 설치되어 있던 엑츄에이터에 무선안테나가 장착되었고, 각 엑츄에이터에 고유 어드레스가 입력되었습니다. 이 작업이 끝난 후, 전 마스터스테이션에 전원을 공급하였고, 마법과 같이 몇 분 이내에 16대의 엑츄에이터에 네트워크가 연결되었습니다”

“고객은 본 작업 끝난 후 너무나 빨리 모든 것이 이루어진 것에 대해 깊은 감명을 받았습니다.“

본 프로젝트의 성공으로 3개의 설비시설이 추가되는 2번째 증설 공사 추가 탱크에 동일 엑츄에이터와 컨트롤 시스템이 적용되었습니다.